光子集成多光子纠缠量子态以及片上光频梳研究获重要进展
作者:乐鱼平台 发布时间:2021-12-01 02:02
本文摘要:3月11日,Science杂志刊出了中国科学院西安光学精密机械研究所研究员BrentE.Little与加拿大魁北克国立科学研究所、英国萨塞克斯大学、香港城市大学等单位合作公开发表的为题Generationofmultiphotonentangledquantumstatesbymeansofintegratedfrequencycombs的研究论文。

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3月11日,Science杂志刊出了中国科学院西安光学精密机械研究所研究员BrentE.Little与加拿大魁北克国立科学研究所、英国萨塞克斯大学、香港城市大学等单位合作公开发表的为题Generationofmultiphotonentangledquantumstatesbymeansofintegratedfrequencycombs的研究论文。同日,Science刊出了为题ThetimeisrightformultiphotonentangledstatesAchip-basedmicroresonatorenablestime-binentanglement的评论文章,对该片上多光子纠结量子频梳给与讲解和高度评价。该工作是西安光机所继片上分段预报(Heraled)单光子源和片上交叉偏振纠结光子对之后在光子构建片上量子光学研究上的又一最重要进展。

  多光子纠结态是量子通信、量子计算出来和打破经典无限大的超强高分辨率传感及光学技术的基石,同时在探寻量子物理基本问题方面具有极为重要的应用于。尤其是大规模构建的片上纠结光子源已沦为量子应用于技术发展的急迫市场需求。BrentE.Little等人利用微的环谐振腔中的自发性四波混频效应,以时域分离出来、振幅固定式的光脉冲对为泵浦源,获得横跨S-C-L三个通信波段的频率间隔为200GHz的纠结光子对该纠结光子源是迄今为止比特率最长的量子频梳,其量子干预条纹可见度超过93.2%。

通过在两个有所不同的谐振波长上同时萃取两对光子,获得四光子纠结态,其量子干预条纹可见度超过89%。该研究首创了片上产生和掌控简单量子态的时代,并获取了一个可规模化构建的光量子信息处理平台。  BrentE.Little在构建光学领域有20余年的研究经历,是国际知名光子构建专家,于2013年全职重新加入西安光机所专门从事光子构建涉及技术研究。他是微环谐振腔理论与实验研究的早期开拓者之一,其关于微环上-下话路滤波器的文章迄今已被提到多达1300次。

同时在片上非线性效应方面也有诸多建树,在光参量波动、锁模激光器、多通道纠结光子对产生等研究方向上有数十余篇论文公开发表在NaturePhotonics、NatureCommunication等期刊上。  同时,西安光机所中-英微纳光子学牵头研究中心副主任青年学者张文富课题组近期在光子构建片上光频巴利领域也获得系列进展。张文富课题组经过3年多理论与工艺研制成功,近期在国际上首次在Si3N4微环内构建了红外线光频巴利,即在单个构建微环器件内,利用四波混频和三阶和频效应,同时产生了红外与绿光频梳。

同时唤起的红外光频梳宽达2/3倍频程(1300-2100nm);绿光频梳比特率和功率皆为目前世界记录(502-580nm,80THz,0.1mW),切换效率为-35dB。解决问题了由于微环内强劲Rayleigh衍射和强劲材料色散所造成的无法在红外线波段产生光频巴利的难题。同时,基于低Q值(2*106)上下话路微环谐振腔(Add-DropFilter),构建基于光参量波动(OPO)微环光频巴利,泵浦功率50mW、频率间隔50GHz、比特率小于200nm,产生了高质量微波信号。

利用双泵浦自瞄准锁模激光腔系统,首次利用外腔调控技术构建了频率间隔回声,产生了300GHz、400GHz、1THz以及2.3THz超高反复频率平稳光频巴利。由于其小型化以及低反复频率的特点,未来将会在未来天文观测、构建微波光子源、RF给定波前产生、光通信、小型化光钟等领域产生最重要应用于。过去10年中,国际上关于Kerr微腔光频巴利的研究获得了一系列重大突破,受限于工艺技术等条件,我国在此方向还仍未重大进展。


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